(57)【要約】【課題】  バッテリの出力制限を考慮して変速機の変速比の変更を行なうと共にバッテリの過剰な放電を防止する。【解決手段】  変速機の変速比の変更が要求されたときに、変速比の変更に必要な変更必要電力Ｐｂｓｆｔを設定し（Ｓ３００）、現在の充放電パワーＰｂと変更必要電力Ｐｂｓｆｔとの和の変更時想定電力がバッテリの出力制限Ｗｏｕｔ以上であるときには補機を駆動するための補機駆動用電力Ｐａを制限する（Ｓ３１０，Ｓ３２０）。そして、変速比の変更内容に応じて変速機（ブレーキＢ１，Ｂ２）を駆動制御する（Ｓ３３０〜Ｓ３５０）。この結果、変速比を変更する際に必要な電力によりバッテリが過剰に放電するのを防止することができる。【選択図】        図７
2005168083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電動機からの動力を駆動軸に出力する動力出力装置であって、
変更可能な変速比をもって前記電動機からの動力を変速して前記駆動軸に伝達する変速手段と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段から供給される電力により駆動する少なくとも１つの補機と、
前記蓄電手段の充放電電力を検出する充放電電力検出手段と、
前記変速手段の変速比の変更が要求されたとき、該変速比の変更前の前記電動機の駆動状態に基づいて該変速比の変更に必要な変更必要電力を設定すると共に、前記充放電電力と該設定された変更必要電力との和の変更時想定電力が前記蓄電手段の出力制限の範囲外であるときには前記補機の消費電力が小さくなるよう該補機を駆動制御すると共に要求された変速比となるよう該変速手段を駆動制御し、前記変更時想定電力が前記蓄電手段の出力制限の範囲内であるときには要求された変速比となるよう該変速手段を駆動制御する変速比変更時制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項２】
前記変速比変更時制御手段は、前記変更時想定電力が前記蓄電手段の出力制限の範囲外であるときには該変更時想定電力から該出力制限を減じた電力を前記補機への供給電力から減じて該補機を駆動制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記変速比変更時制御手段は、前記変更時想定電力が前記蓄電手段の出力制限の範囲外であるときには前記補機を運転停止するよう駆動制御する手段である請求項１記載の動力出力装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載の動力出力装置であって、
内燃機関と、
該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
要求された動力を前記駆動軸に出力するよう前記内燃機関と前記電動機と前記電力動力入出力手段とを駆動制御する駆動制御手段と、
を備える動力出力装置。
【請求項５】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項４記載の動力出力装置。
【請求項６】
前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機である請求項４記載の動力出力装置。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか記載の動力出力装置を備え、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されて走行する自動車。  
【請求項８】
電動機と、変更可能な変速比をもって前記電動機からの動力を変速して駆動軸に伝達する変速手段と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記蓄電手段から供給される電力により駆動する少なくとも１つの補機と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記蓄電手段の充放電電力を検出し、
（ｂ）前記変速手段の変速比の変更が要求されたとき、該変速比の変更前の前記電動機の駆動状態に基づいて該変速比の変更に必要な変更必要電力を設定すると共に、前記充放電電力と該設定された変更必要電力との和の変更時想定電力が前記蓄電手段の出力制限の範囲外であるときには前記補機の消費電力が小さくなるよう該補機を駆動制御すると共に要求された変速比となるよう該変速手段を駆動制御し、前記変更時想定電力が前記蓄電手段の出力制限の範囲内であるときには要求された変速比となるよう該変速手段を駆動制御する、
動力出力装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力出力装置およびその制御方法並びにこれを搭載する自動車に関し、詳しくは、少なくとも電動機からの動力を駆動軸に出力する動力出力装置およびその制御方法並びにこれを搭載する自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力出力装置としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトに接続された遊星歯車装置と、遊星歯車装置のサンギヤに動力を入出力する第１のモータと、駆動軸に動力を入出力する第２のモータとを備え、遊星歯車装置と駆動軸との間に有段変速機を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、有段変速機の変速比を切り替える際に、第２のモータに対するトルク指令を増大補正することにより、変速比の切り替えを滑らかに行なうようにしている。
【特許文献１】特開２０００−２９５７０９号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、こうした動力出力装置が車両等に搭載される場合には、十分なスペースを確保するためにモータなどに電力を供給するバッテリの小型化を図ることが好ましい。この場合、バッテリの容量が小さくなるからバッテリの出力制限などを考慮する必要が生じる。上述した動力出力装置などにおいても、有段変速機の変速比を切り替える際にモータの消費電力が増大すると考えられるから、バッテリの出力制限などを考慮して対応することが望ましい。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びにこれを搭載する自動車は、バッテリの出力制限を考慮して変速機の変速比の変更を行なうことを目的の一つとする。また、本発明の動力出力装置およびその制御方法並びにこれを搭載する自動車は、バッテリの過剰な放電を防止することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の動力出力装置およびその制御方法並びにこれを搭載する自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の動力出力装置は、
少なくとも電動機からの動力を駆動軸に出力する動力出力装置であって、
変更可能な変速比をもって前記電動機からの動力を変速して前記駆動軸に伝達する変速手段と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
前記蓄電手段から供給される電力により駆動する少なくとも１つの補機と、
前記蓄電手段の充放電電力を検出する充放電電力検出手段と、
前記変速手段の変速比の変更が要求されたとき、該変速比の変更前の前記電動機の駆動状態に基づいて該変速比の変更に必要な変更必要電力を設定すると共に、前記充放電電力と該設定された変更必要電力との和の変更時想定電力が前記蓄電手段の出力制限の範囲外であるときには前記補機の消費電力が小さくなるよう該補機を駆動制御すると共に要求された変速比となるよう該変速手段を駆動制御し、前記変更時想定電力が前記蓄電手段の出力制限の範囲内であるときには要求された変速比となるよう該変速手段を駆動制御する変速比変更時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の動力出力装置では、変速手段の変速比の変更が要求されたときに、電動機の駆動状態に基づいて変速比の変更に必要な変更必要電力を設定し、蓄電手段の充放電電力と設定した変更必要電力との和の変更時想定電力が蓄電手段の出力制限の範囲外であるときには消費電力が小さくなるように補機を駆動制御して変速比の変更を行なう。したがって、変速比の変更に必要な電力により蓄電手段の出力制限の範囲外となると想定される場合に補機の消費電力を小さくすることができる。この結果、蓄電手段の過剰な放電を抑制することができる。なお「補機」としては、例えば、エアコンディショナーのコンプレッサーなどを挙げることができる。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、前記変速比変更時制御手段は、前記変更時想定電力が前記蓄電手段の出力制限の範囲外であるときには該変更時想定電力から該出力制限を減じた電力を前記補機への供給電力から減じて該補機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の出力制限に対して過剰となる電力分だけ補機の消費電力を小さくすることができる。
【０００９】
また、本発明の動力出力装置において、前記変速比変更時制御手段は、前記変更時想定電力が前記蓄電手段の出力制限の範囲外であるときには前記補機を運転停止するよう駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、補機の運転を停止することにより補機の消費電力を小さくすることができる。
【００１０】
こうした本発明の動力出力装置において、内燃機関と該内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、要求された動力を前記駆動軸に出力するよう前記内燃機関と前記電動機と前記電力動力入出力手段とを駆動制御する駆動制御手段とを備えるものとすることもできる。この態様の本発明の動力出力装置において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と前記第３の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとしたり、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第１の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第２の回転子とを有し該第１の回転子と該第２の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機であるものとしたりすることもできる。
【００１１】
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置、即ち、基本的には、少なくとも電動機からの動力を駆動軸に出力する動力出力装置であって、変更可能な変速比をもって前記電動機からの動力を変速して前記駆動軸に伝達する変速手段と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記蓄電手段から供給される電力により駆動する少なくとも１つの補機と、前記蓄電手段の充放電電力を検出する充放電電力検出手段と、前記変速手段の変速比の変更が要求されたとき、該変速比の変更前の前記電動機の駆動状態に基づいて該変速比の変更に必要な変更必要電力を設定すると共に、前記充放電電力と該設定された変更必要電力との和の変更時想定電力が前記蓄電手段の出力制限の範囲外であるときには前記補機の消費電力が小さくなるよう該補機を駆動制御すると共に要求された変速比となるよう該変速手段を駆動制御し、前記変更時想定電力が前記蓄電手段の出力制限の範囲内であるときには要求された変速比となるよう該変速手段を駆動制御する変速比変更時制御手段と、を備える動力出力装置を備え、前記駆動軸が機械的に車軸に接続されて走行することを要旨とする。
【００１２】
この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を備えるから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、変速比の変更に必要な電力により蓄電手段の出力制限の範囲外となると想定される場合に補機の消費電力を小さくすることができる効果や、蓄電手段の過剰な放電を抑制することができる効果などを奏することができる。
【００１３】
本発明の動力出力装置の制御方法は、
電動機と、変更可能な変速比をもって前記電動機からの動力を変速して駆動軸に伝達する変速手段と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、前記蓄電手段から供給される電力により駆動する少なくとも１つの補機と、を備える動力出力装置の制御方法であって、
（ａ）前記蓄電手段の充放電電力を検出し、
（ｂ）前記変速手段の変速比の変更が要求されたとき、該変速比の変更前の前記電動機の駆動状態に基づいて該変速比の変更に必要な変更必要電力を設定すると共に、前記充放電電力と該設定された変更必要電力との和の変更時想定電力が前記蓄電手段の出力制限の範囲外であるときには前記補機の消費電力が小さくなるよう該補機を駆動制御すると共に要求された変速比となるよう該変速手段を駆動制御し、前記変更時想定電力が前記蓄電手段の出力制限の範囲内であるときには要求された変速比となるよう該変速手段を駆動制御する、
ことを要旨とする。
【００１４】
この本発明の動力出力装置の制御方法では、変速手段の変速比の変更が要求されたときに、電動機の駆動状態に基づいて変速比の変更に必要な変更必要電力を設定し、蓄電手段の充放電電力と設定した変更必要電力との和の変更時想定電力が蓄電手段の出力制限の範囲外であるときには消費電力が小さくなるように補機を駆動制御して変速比の変更を行なう。したがって、変速比の変更に必要な電力により蓄電手段の出力制限の範囲外となると想定される場合に補機の消費電力を小さくすることができる。この結果、蓄電手段の過剰な放電を抑制することができる。なお「補機」としては、例えば、エアコンディショナーのコンプレッサーなどを挙げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、変速機６０を介して動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ２と、車両の駆動系全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００１７】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００１８】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２には変速機６０を介してモータＭＧ２がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２に出力する。リングギヤ３２は、ギヤ機構３７，デファレンシャルギヤ３８を介して車両前輪の駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に出力された動力は、ギヤ機構３７，デファレンシャルギヤ３８を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されることになる。なお、駆動系として見たときの動力分配統合機構３０に接続される３軸は、キャリア３４に接続されたエンジン２２の出力軸であるクランクシャフト２６，サンギヤ３１に接続されモータＭＧ１の回転軸となるサンギヤ軸３１ａおよびリングギヤ３２に接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂに機械的に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとなる。
【００１９】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、共に発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２から生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１とモータＭＧ２とにより電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共にモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２０】
変速機６０は、モータＭＧ２の回転軸４８とリングギヤ軸３２ａとの接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータＭＧ２の回転軸４８の回転数を２段に減速してリングギヤ軸３２ａに伝達できるように構成されている。変速機６０の構成の一例を図２に示す。この図２に示す変速機６０は、ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂと二つのブレーキＢ１，Ｂ２とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａは、外歯歯車のサンギヤ６１と、このサンギヤ６１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６２と、サンギヤ６１に噛合する複数の第１ピニオンギヤ６３ａと、この第１ピニオンギヤ６３ａに噛合すると共にリングギヤ６２に噛合する複数の第２ピニオンギヤ６３ｂと、複数の第１ピニオンギヤ６３ａおよび複数の第２ピニオンギヤ６３ｂを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア６４とを備えており、サンギヤ６１はブレーキＢ１のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂは、外歯歯車のサンギヤ６５と、このサンギヤ６５と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ６６と、サンギヤ６５に噛合すると共にリングギヤ６６に噛合する複数のピニオンギヤ６７と、複数のピニオンギヤ６７を自転かつ公転自在に保持するキャリア６８とを備えており、サンギヤ６５はモータＭＧ２の回転軸４８に、キャリア６８はリングギヤ軸３２ａにそれぞれ連結されていると共にリングギヤ６６はブレーキＢ２のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構６０ａとシングルピニオンの遊星歯車機構６０ｂとは、リングギヤ６２とリングギヤ６６、キャリア６４とキャリア６８とによりそれぞれ連結されている。変速機６０は、ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオフとすることによりモータＭＧ２の回転軸４８をリングギヤ軸３２ａから切り離すことができ、ブレーキＢ１をオフとすると共にブレーキＢ２をオンとしてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達し（以下、この状態をＬｏギヤの状態という）、ブレーキＢ１をオンとすると共にブレーキＢ２をオフとしてモータＭＧ２の回転軸４８の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸３２ａに伝達する（以下、この状態をＨｉギヤの状態という）。ブレーキＢ１，Ｂ２を共にオンとする状態は回転軸４８やリングギヤ軸３２ａの回転を禁止するものとなる。
【００２１】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５８からの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた電流センサ５７からの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２２】
バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５５を介して補機５６にも接続されており、バッテリ５０から補機５６に駆動用の電力が供給されている。なお、補機５６としてはエアコンディショナーのコンプレッサーや動力分配統合機構３０へ潤滑油を供給するための電動ポンプなど種々の機器を挙げることができる。
【００２３】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量に対応したアクセル開度Ａｄｒｖを検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｄｒｖ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ、駆動輪３９ａ，３９ｂに取り付けられた車輪速センサ８９ａ，８９ｂからの車輪速Ｖｗａ，Ｖｗｂなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２の図示しないアクチュエータに駆動信号などが出力されている。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２４】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｄｒｖと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【００２５】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、主に変速機６０の変速比を変更する際の動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２６】
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｄｒｖや車速センサ８８からの車速Ｖ、モータＥＣＵ４０からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、バッテリＥＣＵ５２からのバッテリ５０の充放電パワーＰｂ，充放電要求パワーＰｂ＊，出力制限Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、充放電要求パワーＰｂ＊は、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が基準値より大きいときには大きいほど放電用のパワーが大きくなるように、且つ、残容量（ＳＯＣ）が基準値より小さいときには小さいほど充電用のパワーが大きくなるように予め設定されたマップを用いてバッテリＥＣＵ５２により設定されたものを、出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度と残容量（ＳＯＣ）とに基づいてバッテリＥＣＵ５２により設定されたものを、それぞれバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。
【００２７】
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｄｒｖと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰｒ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｄｒｖと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｄｒｖと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図４に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーＰｒ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとして計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を変速機６０の現在のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めたりすることができる。
【００２８】
要求トルクＴｒ＊と要求パワーＰｒ＊とを設定すると、要求パワーＰｒ＊と充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとを合算することによりエンジン２２から出力すべきエンジン要求パワーＰｅ＊を計算し（ステップＳ１２０）、このエンジン要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１３０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインとエンジン要求パワーＰｅ＊とに基づいて目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定することにより行なわれる。エンジン２２の動作ラインの一例および目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を図５に示す。図示するように、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、動作ラインとエンジン要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。
【００２９】
次に、目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒと動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて次式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１４０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図６に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２に変速機６０の現在のギヤ比Ｇｒを乗じたリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が変速機６０を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。
【００３０】
Nm1*＝Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ)  ・・・（１）
Tm1*＝前回Tm1*＋k1(Nm1*−Nm1)＋k2∫(Nm1*−Nm1)dt  ・・・（２）
【００３１】
こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、変速機６０の変速比の変更が要求されているか否かを判定する（ステップＳ１５０）。変速機６０の変速比の変更は、例えば、車速Ｖや要求トルクＴｒ＊などに基づいて要求される。変速比の変更が要求されていないときにはバッテリ５０の出力制限ＷｏｕｔからモータＭＧ１の消費電力（トルク指令Ｔｍ１＊に現在の回転数Ｎｍ１を乗じた値）を減じた電力をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Ｔｍａｘを次式（３）により計算する（ステップＳ１６０）。
【００３２】
Tmax＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2  ・・・（３）
【００３３】
そして、目標トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを次式（４）により計算し（ステップＳ１７０）、トルク制限Ｔｍａｘと仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとを比較して小さい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する（ステップＳ１８０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する目標トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の出力制限の範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（４）は、前述した図６の共線図から容易に導き出すことができる。
【００３４】
Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr  ・・・（４）
【００３５】
こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊，モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定すると、エンジンＥＣＵ２４に対してはエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを送信すると共にモータＥＣＵ４０に対してはモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を送信して（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるように燃料噴射制御や点火制御などを行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００３６】
一方、ステップＳ１５０で変速機６０の変速比の変更が要求されていると判定された場合には、すでに変速比の変更中であるか否か（変速比の変更が開始されているか否か）を判定し（ステップＳ２００）、まだ変速比の変更が開始されていないときには変速比の変更を開始して（ステップＳ２１０）、ステップＳ１６０以降の処理を行なう。ステップＳ１６０以降の処理については前述した。変速比の変更を開始する処理は、図７に例示する変速制御処理の実行を開始する処理であり、ステップＳ２００ではこの変速制御処理の実行が開始されているか否かを判定する。以下、図７の変速制御処理について説明する。
【００３７】
変速制御処理では、まず、図７に示すように、変速比の変更に必要な電力としての変更必要電力Ｐｂｓｆｔを設定する（ステップＳ３００）。変更必要電力Ｐｂｓｆｔは、例えば、変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２をＯＮする際の摩擦により損失するエネルギーや変速比の変更に伴ってモータＭＧ２の回転数を調整することにより消費される電力などを挙げることができ、モータＭＧ２の消費電力の増加分として現れる電力である。実施例では、現時点でのモータＭＧ２の消費電力Ｐｍと変速比の変更内容（Ｈｉギヤ状態からＬｏギヤ状態への変更，Ｌｏギヤ状態からＨｉギヤ状態への変更）と変更必要電力Ｐｂｓｆｔとの関係を予め定めて変更必要電力設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、このマップを用いて変更必要電力Ｐｂｓｆｔを導出して設定するものとした。なお、モータＭＧ２の消費電力Ｐｍは、モータＭＧ２に対する前回のトルク指令Ｔｍ２＊とモータＭＧ２の現在の回転数Ｎｍ２とを乗じることにより算出される。
【００３８】
変更必要電力Ｐｂｓｆｔを設定すると、バッテリ５０の現在の充放電パワーＰｂと変更必要電力Ｐｂｓｆｔとの和の電力である変更時想定電力とバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとを比較し（ステップＳ３１０）、変更時想定電力が出力制限Ｗｏｕｔ以上であるときには、補機５６を駆動するための電力である補機駆動用電力Ｐａを制限する（ステップＳ３２０）。補機駆動用電力Ｐａの制限は、変更時想定電力から出力制限Ｗｏｕｔを減じた電力（即ち、出力制限Ｗｏｕｔに対して過剰な電力）を現在の補機駆動用電力Ｐａから減じることにより行なうものとした。なお、変更時想定電力がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ未満であるときには補機駆動用電力Ｐａの制限は行なわずステップＳ３３０の処理にスキップする。
【００３９】
そして、ＬｏギヤからＨｉギヤへの変更であるときにはブレーキＢ１をオンすると共にブレーキＢ２をオフするように、ＨｉギヤからＬｏギヤへの変更であるときにはブレーキＢ１をオフすると共にブレーキＢ２をオンするように、それぞれ変速機６０のブレーキＢ１，Ｂ２のアクチュエータを駆動制御して（ステップＳ３３０〜Ｓ３５０）、この変速制御処理を終了する。このように、変更時想定電力が出力制限Ｗｏｕｔ以上であるときに補機駆動用電力Ｐａを制限することにより、変更必要電力Ｐｂｓｆｔによるバッテリ５０の過剰な放電を抑制することができるのである。
【００４０】
図３の駆動制御ルーチンのステップＳ２００で変速比の変更が開始されていると判定された場合には、さらに、変速比の変更が完了しているか否かを判定し（ステップＳ２２０）、まだ変速比の変更が完了していないときには、前述したステップＳ１６０以降の処理を行なう。変速比の変更が完了しているか否かの判定は、前述した変速制御処理の実行が完了しているか否かにより判定することができる。通常、駆動制御ルーチンが繰り返し実行される時間（実施例では、８ｍｓｅｃ）と比較して、変速比の変更に要する時間は大きい（例えば、２００〜３００ｍｓｅｃ）から、変速比の変更中において駆動制御ルーチンは繰り返し実行されることになる。一方、変速比の変更が完了しているときには、前述した変速制御処理の中で行なった補機駆動用電力Ｐａの制限を解除すると共に変更後のギヤ比でＧｒの値を更新し（ステップＳ２３０）、前述したステップＳ１６０以降の処理を行なう。
【００４１】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、変速機６０の変速比を変更する際にバッテリ５０の現在の充放電パワーＰｂと変更必要電力Ｐｂｓｆｔとの和の電力である変更時想定電力がバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ以上であるときには補機駆動用電力Ｐａを制限するから、変速比を変更する際に必要な電力によるバッテリ５０の過剰な放電を抑制することができる。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変更時想定電力が出力制限Ｗｏｕｔ以上であるときに変更時想定電力から出力制限Ｗｏｕｔを減じた電力を現在の補機駆動用電力Ｐａから減じるものとしたが、補機５６の消費電力が小さくなればよいから、例えば、制限時補機駆動用電力Ｐａｌｉｍを固定値として予め設定しておき、変更時想定電力が出力制限Ｗｏｕｔ以上であるときには補機駆動用電力Ｐａを制限時補機駆動用電力Ｐａｌｉｍに制限するものとしてもよい。また、変更時想定電力が出力制限Ｗｏｕｔ以上であるときに補機５６の運転を停止するものとしても差し支えない。
【００４３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、変更必要電力設定用マップを用いて変更必要電力Ｐｂｓｆｔを導出して設定するものとしたが、変更必要電力Ｐｂｓｆｔの設定方法はこれに限られず、ブレーキＢ１，Ｂ２をＯＮする際の摩擦により損失するエネルギーや変速比の変更に伴ってモータＭＧ２の回転数を調整することにより消費される電力などを計算して求めて変更必要電力Ｐｂｓｆｔを設定するものとしてもよい。
【００４４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の回転軸を、駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸に変速機６０を介して接続するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の回転軸を、駆動輪３９ａ，３９ｂとは異なる駆動輪３９ｃ，３９ｄに接続された駆動軸に変速機６０を介して接続するものとしても構わない。
【００４５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をモータＭＧ１が接続された動力分配統合機構３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものに適用したが、図９の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２からの動力を、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有しエンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに出力するものに適用することもできる。
【００４６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するパラレル型のハイブリッド自動車としたが、モータからの動力を変速機を介して駆動軸に出力するものであればよいから、いわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車や単純な電気自動車などに適用しても差し支えない。
【００４７】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図。
【図２】変速機６０の構成の一例を示す構成図。
【図３】駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図４】要求トルク設定用マップの一例を示す説明図。
【図５】エンジン２２の動作ラインの一例および目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する様子を示す説明図。
【図６】トルク変換運転モードや充放電運転モードの際の動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図。
【図７】変速制御処理の一例を示すフローチャート。
【図８】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図。
【図９】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図。
【符号の説明】
【００４９】
２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）２４、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  動力分配統合機構、３１  サンギヤ、３１ａ  サンギヤ軸、３２  リングギヤ、３２ａ  リングギヤ軸、３３  ピニオンギヤ、３４  キャリア、３７  ギヤ機構、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ  駆動輪、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２  インバータ、４３，４４  回転位置検出センサ、４６  温度センサ、５０  バッテリ、５２  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４  電力ライン、５５  ＤＣ／ＤＣコンバータ、５６  補機、６０  変速機、６０ａ  ダブルピニオンの遊星歯車機構、６０ｂ  シングルピニオンの遊星歯車機構、６１  サンギヤ、６２  リングギヤ、６３ａ  第１ピニオンギヤ、６３ｂ  第２ピニオンギヤ、６４キャリア、６５  サンギヤ、６６  リングギヤ、６７  ピニオンギヤ、６８  キャリア、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、８９ａ，８９ｂ  車輪速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ、Ｂ１，Ｂ２  ブレーキ。
【図１】
2005168083.tif 000003
【図２】
2005168083.tif 000004
【図３】
2005168083.tif 000005
【図４】
2005168083.tif 000006
【図５】
2005168083.tif 000007
【図６】
2005168083.tif 000008
【図７】
2005168083.tif 000009
【図８】
2005168083.tif 000010
【図９】
2005168083.tif 000011